(57)【要約】【課題】高速モードへの切替速度を高め、高速モードの維持を確実にし、高速モードから低速モードへの切り替え時には急激な引き込み動作による機械的、流体的ショックを防止できる油圧モータ用２速切替ピストン。【解決手段】先端側のメインピストンと後端側の補助ピストンとそれらの間に装填されそれらを離間する方向に付勢するピストンばねからなり、メインピストンがピストン室から突き出した状態で斜板を高速位置に傾転し、メインピストンとピストンがともにピストン室に引き込んだ状態で斜板を低速位置に傾転し、ピストン室内においてメインピストンの頭部と補助ピストンの底部はそれらの間に、補助ピストンに設けられた絞り流路を除き閉じられたピストン内空間を形成し、絞り流路はピストン内空間とピストン室底部空間とを連通し、ピストン室底部空間には高圧油を送入、排油する流路が開口している油圧モータ用２速切替ピストン。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端側のメインピストンと後端側の補助ピストンとそれらの間に装填されそれらを離間する方向に付勢するピストンばねからなり、高速、低速切り替え可能な斜板式アキシャルピストンモータの斜板に前記メインピストンの頭部が当接し、同メインピストンがピストン室から突き出した状態で、前記斜板を高速位置に傾転させ、前記メインピストンと補助ピストンがともに前記ピストン室に引き込んだ状態で前記斜板を低速位置に傾転させる油圧モータ用２速切替ピストンであって、
前記ピストン室内において、前記メインピストンの前記斜板に当接する側の頭部と、前記補助ピストンの前記ピストン室のピストン室底面に当接する側の底部はそれらの間に、前記補助ピストンに設けられた絞り流路を除き閉じられたピストン内空間を形成し、
前記絞り流路は前記ピストン内空間と前記ピストン室の前記補助ピストンより前記ピストン室底面側のピストン室底部空間とを連通し、
同ピストン室底部空間には、前記斜板を高速位置とするときに高圧油を送入し、また前記斜板を低速位置にするときに排油する流路が開口していることを特徴とする油圧モータ用２速切替ピストン。
【請求項２】
請求項１に記載の油圧モータ用２速切替ピストンにおいて、前記メインピストンの外周面は前記ピストン室の内周面に摺動可能に嵌合し、前記補助ピストンの外周面は前記メインピストンの内周面に摺動可能に嵌合していることを特徴とする油圧モータ用２速切替ピストン。
【請求項３】
請求項１に記載の油圧モータ用２速切替ピストンにおいて、前記メインピストンの外周面は前記ピストン室の内周面に摺動可能に嵌合し、前記補助ピストンの外周面も前記ピストン室の内周面に摺動可能に嵌合していることを特徴とする油圧モータ用２速切替ピストン。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の油圧モータ用２速切替ピストンにおいて、前記絞り流路は補助ピストンの底部に設けられ前記ピストン内空間とピストン室底部空間とを常時連通している連通孔であることを特徴とする油圧モータ用２速切替ピストン。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の油圧モータ用２速切替ピストンにおいて、前記絞り流路は前記補助ピストンの外周面上にピストン軸方向に設けられ前記ピストン内空間とピストン室底部空間とを常時連通しているノッチであることを特徴とする油圧モータ用２速切替ピストン。
【請求項６】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の油圧モータ用２速切替ピストンにおいて、前記絞り流路は前記補助ピストンの外周面上にピストン軸方向に延在して設けられ前記ピストン内空間とピストン室底部空間とを常時連通している螺旋溝であることを特徴とする油圧モータ用２速切替ピストン。
【請求項７】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の油圧モータ用２速切替ピストンにおいて、前記補助ピストンの底部を前記ピストン室底面に向かう球面状の凸部になしたことを特徴とする油圧モータ用２速切替ピストン。
【請求項８】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の油圧モータ用２速切替ピストンにおいて、前記補助ピストンの底部の下面に脚部を設けたことを特徴とする油圧モータ用２速切替ピストン。
【請求項９】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の油圧モータ用２速切替ピストンにおいて、前記ピストン室底面に前記補助ピストンの底部を部分的に支持する支持台を設けたことを特徴とする油圧モータ用２速切替ピストン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速、低速切り替え可能な斜板式アキシャルピストンモータの斜板を高速、低速位置間で切り替えて傾転させる２速切替ピストンに関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧方式の車両の走行ユニットの油圧モータには、高速、低速切り替え可能な斜板式アキシャルピストンモータ（以下、単に「油圧モータ」という）が多く用いられる。
図７、８により従来の斜板式アキシャルピストンモータ（油圧モータ）と、その斜板による高速、低速切り替え構造について概略説明する。
【０００３】
図７は油圧モータの一般的説明図であり、（ａ）は油圧モータの要部の軸方向断面図、（ｂ）は（ａ）中Ａ−Ａ矢視図、（ｃ）は（ａ）中Ｂ−Ｂ矢視図である。
図８は従来の斜板の傾転機構の説明図であり、（ａ）、（ｂ）は斜板とそれを支える油圧モータのケーシングの要部断面図であり、（ａ）は斜板が低速位置、（ｂ）は高速位置にあるものを示す。（ｃ）は（ａ）中Ｃ−Ｃ矢視図である。
【０００４】
図７に示すように、油圧モータ１には、シャフト２を囲んでシャフト軸心Ｘ方向で同心同一円周上に配された複数のピストン３を備えたシリンダバレル４が、スプライン５を介してシャフト２に取りつけられており、各ピストン３の頭部のピストンシュー３ａが、シャフト軸心Ｘ方向に垂直な面に対して傾転できる斜板（「カム」とも言う）６上に、滑るように当接している。
【０００５】
高圧油ａが（ｃ）に示すように弁盤７の図示左側のポート７ａから供給されると、高圧油ａは弁盤７を通って、（ｂ）に示すようにシリンダバレル４の図示左側のピストン３に流れ込み、左側のピストン３を、（ａ）に示すように軸方向断面図中、左方向（すなわち、斜板６に向かう方向）に押す。
ピストン３は（ａ）図示左位置に移動し、同時に斜板６の表面を滑りながらシリンダバレル４を回転させる。シリンダバレル４の回転はスプライン５を介してシャフト２に伝達され、さらに被駆動軸、例えば、減速機入力軸８に伝達される。
【０００６】
高圧油が逆のポート７ｂに供給された場合は、回転方向は逆になり、シャフト２は反対方向に回転する。
油圧モータ１で作り出されるトルクと回転スピードは、モータ容量（１回転あたりのモータ容量）に依存する。また、１回転あたりのモータ容量は、斜板角度φに依存する。
すなわち、斜板角度φが大きいほど、トルクは大きく、回転スピードは遅くなり、斜板角度φが小さいほど、トルクは小さく、回転スピードは速くなる。
【０００７】
図８に示すように、高速、低速の２速油圧モータは、（ａ）に図示の斜板６を斜板角度φ＝φ１の大きい低速位置（低速モード）と、（ｂ）に図示の斜板角度φ＝φ２の小さい高速位置（高速モード）に切替えるために、斜板６の一端に当接し油圧によって押出し、また戻して斜板６を傾転させるための２速切替ピストン９を備えている。
斜板６はその裏面で、斜板６の中心６ｘより一定距離ｄオフセットし、シャフト軸心Ｘ方向に直交する傾転軸Ｙ回りに斜板６を傾転自在に支持する支持部材１０を備えており、支持部材１０は傾転軸Ｙと同心に配設された円柱状、あるいは（通常２個の）球状部材である。
なお、後述のように、斜板６は常時ピストン３の押付け力Ｐを受けて浮き上がることはないように設定してあるので、支持部材１０はピストン３の押付け力Ｐに抗する方向の支持構造となっている。
【０００８】
低速位置では、斜板６は傾転軸Ｙから長く延びる側の低速時当接裏面６ｂが、油圧モータ１のケーシング１ａの斜板支持面１ｂに当接し、そのときの斜板６の表面６ａ傾斜角は傾斜が大きい低速時斜板角φ１となる。
２速切替ピストン９は、低速時当接裏面６ｂの傾転端６ｄ側で斜板６を押し離せる位置に油圧モータ１のケーシング１ａの斜板支持面１ｂに穿設された切替ピストン室（シリンダ）９ａ内に、挿入され、比較的弱いばね９ｂを内装し、押し出し方向に付勢されている。ばね９ｂは２速切替ピストン９が斜板６に当接した状態を安定化し、チャタリング等を防止するためのもので、斜板６の押し離し力に実質的に寄与するものではない。
【０００９】
斜板６の傾転軸Ｙから短く延びる側の高速時当接裏面６ｃは、低速時当接裏面６ｂと傾転軸Ｙで一定角度φ３折れ曲る面をなしている。高速時当接裏面６ｃが、油圧モータ１のケーシングの斜板支持面１ｂに当接したとき、斜板６の表面６ａの傾斜角は傾斜が小さい高速時斜板角φ２となるように設定されており、斜板６は高速位置となる。
斜板支持面１ｂが傾転軸Ｙを挟んで折れ曲らない一平面であれば、φ３＝φ１−φ２となる。
【００１０】
図８（ａ）に示す低速モードでは、２速切替ピストン９の切替ピストン室９ａには流路１１を介して高圧油ｂが供給されておらず、２速切替ピストン９の背面は流路１１を介してドレン状態となっているが、その斜板６は低速時当接裏面６ｂが斜板支持面１ｂに当接支持され、大きい低速時斜板角φ１の低速位置で、シリンダバレル４のピストン３の押付け力Ｐに抗して低速モードの運転が行なわれる。
なお、このとき、斜板６に掛かるピストン３の押付け力Ｐによる傾転軸Ｙ回りのモーメントＭａは、上記傾転軸Ｙのオフセットｄにより図８（ａ）に図示した回転矢印の方向に作用するので、斜板６の低速位置は安定して得られる。
【００１１】
一方、図８（ｂ）に示すように、切替ピストン室９ａに流路１１を介して高圧油ｂが供給されと、２速切替ピストン９は斜板６を裏面から押出し力Ｆで押して、低速時当接裏面６ｂを斜板支持面１ｂから押し離し、斜板６を高速時当接裏面６ｃが斜板支持面１ｂに当接するまで傾転軸Ｙ回りに傾転させ、小さい高速時斜板角φ２の高速位置とし、油圧モータ１は低速モードから高速モードに変化する。
その斜板６は、高速時当接裏面６ｃが斜板支持面１ｂに当接支持され、且つ低速時当接裏面６ｂが２速切替ピストン９の押出し力Ｆで支持され、シリンダバレル４のピストン３の押付け力Ｐに抗して高速モードの運転が行なわれる。
なお、このとき、２速切替ピストン９の押出し力Ｆによる高速時当接裏面６ｃの傾転端６ｅ回りのモーメントＭｄは、斜板６全体に掛かるピストン３の押付け力Ｐによる同傾転端６ｅ回りのモーメントＭｃより小さいように設定されているので、２速切替ピストン９の押出し力Ｆによって斜板６が押し離され過ぎ支持部材１０から浮き上がることはなく、斜板６の高速位置は安定して得られる。
【００１２】
斜板６の高速位置は上記のように得られるものなので、流路１１側において切替ピストン室９ａ（２速切替ピストン９の背面）への高圧油ｂの供給状態を断って、ドレン側に切り替えると、低速時当接裏面６ｂの２速切替ピストン９の押出し力Ｆによる支持とモーメントＭｄが無くなり、低速時当接裏面６ｂが斜板支持面１ｂに当接支持されるように斜板６は傾転軸Ｙ回りに傾転し、低速モードへの切り替えが行なえる。
【００１３】
しかし、その高速モードから低速モードの切り替え時においては、流路１１からの高圧油ｂへの供給が断たれると直ぐドレン側に切り替わるので、２速切替ピストン９は斜板６に押されて急速に引き込むこととなり、斜板６、ピストン３等、油圧モータ１に機械的ショック、及び流体的ショックを与える問題があり、それを防止するために切替ピストン室９ａへの流路１１には図８（ａ）、（ｂ）に示すように絞り部（オリフィス）１１ａが設けられる。
【００１４】
しかしながら、従来のそのような２速切替ピストン９には依然下記のような問題があった。
すなわち、高速モードから低速モードの切り替え時においては、絞り部１１ａの前後の圧力差が大きいため排出油ｂの流速が大きいので、切替時の斜板６、ピストン３等に与えるショックを緩和するためには絞り部１１ａはオリフィスとしての開度を小さくする必要がある。
一方、低速モードから高速モードに切り替えるときは、流路１１から絞り部１１ａを介して切替ピストン室９ａへ高圧油ｂを供給しなければならないが、２速切替ピストン９が斜板６を押し離す動作を伴うので切替ピストン室９ａ内は高圧となり、絞り部１１ａの前後の圧力差は小さくなり、高圧油ｂの供給流速が小さくなるため、絞り部の開度が小さいと、高速モードへの切替操作が緩慢になってしまうばかりでなく、切替ピストン室９ａからの高圧油ｂのリークが大きい場合は高圧油ｂの供給が不足し高圧モードの維持が困難になる、という問題が生じる。
したがって、絞り部１１ａの開度を小さく設定することには制限があり、低速モードへの切り替え時の機械的、流体的ショックを十分に防止することができない、という問題があった。また、これを弁、配管の組合せを付加することで解決しようとすれば、複雑な油圧装置を付設することになり、コスト上、スペース上の問題が生じる。
【００１５】
２速切替ピストンの操作に関しては、油圧モータ１の負荷に従って自動切り替えをする等の技術が、例えば特許第３７９４９６０号公報（特許文献１）などに示されているが、２速切替ピストン９の上記の問題に関しては十分な解決手段は示されていない。
【００１６】
すなわち、上記公報には図９に示すような斜板′の２速切替回路が示されており、油圧モータ１′の斜板６′の傾斜を切替える２速切替ピストン９′の切替ピストン室９ａ′は、流路１１′を介して切替弁１２′から高圧油が供給され、また切替弁１２′によって流路１１′を介してドレン側１３′に切り替わり排油される。しかし、高圧油の供給時も排油時も流路１１′に介装された同じ絞り部１１ａ′を通過する構成になっており、２速切ピストン９′の上記の問題に関しては解決されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特許第３７９４９６０号公報（第５、６頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は、上記の従来の油圧モータ用２速切替ピストンの問題を解消し、低速モードから高速モードへの切り替え時には２速切替ピストンへの高圧油の供給を抑制せず、２速切替ピストンによる高速モードへの切替速度を高め、高速モードの維持を確実にし、且つ、高速モードから低速モードへの切り替え時には２速切替ピストンからの排油を抑制し、２速切替ピストンが引き込む速度を減速して、急激な引き込み動作による機械的、流体的ショックを防止できる油圧モータ用２速切替ピストンを提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされ、下記の（１）、（２）の手段を提供するものであり、以下、特許請求の範囲に記載の順に説明する。
【００２０】
（１）その第１の手段として、先端側のメインピストンと後端側の補助ピストンとそれらの間に装填されそれらを離間する方向に付勢するピストンばねからなり、高速、低速切り替え可能な斜板式アキシャルピストンモータの斜板に前記メインピストンの頭部が当接し、同メインピストンがピストン室から突き出した状態で、前記斜板を高速位置に傾転させ、前記メインピストンと補助ピストンがともに前記ピストン室に引き込んだ状態で前記斜板を低速位置に傾転させる油圧モータ用２速切替ピストンであって、
前記ピストン室内において、前記メインピストンの前記斜板に当接する側の頭部と、前記補助ピストンの前記ピストン室のピストン室底面に当接する側の底部はそれらの間に、前記補助ピストンに設けられた絞り流路を除き閉じられたピストン内空間を形成し、
前記絞り流路は前記ピストン内空間と前記ピストン室の前記補助ピストンより前記ピストン室底面側のピストン室底部空間とを連通し、
同ピストン室底部空間には、前記斜板を高速位置とするときに高圧油を送入し、また前記斜板を低速位置にするときに排油する流路が開口していることを特徴とする油圧モータ用２速切替ピストンを提供する。
【００２１】
（２）第２の手段として、第１の手段の油圧モータ用２速切替ピストンにおいて、前記メインピストンの外周面は前記ピストン室の内周面に摺動可能に嵌合し、前記補助ピストンの外周面は前記メインピストンの内周面に摺動可能に嵌合していることを特徴とする油圧モータ用２速切替ピストンを提供する。
【００２２】
（３）第３の手段として、第１の手段の油圧モータ用２速切替ピストンにおいて、前記メインピストンの外周面は前記ピストン室の内周面に摺動可能に嵌合し、前記補助ピストンの外周面も前記ピストン室の内周面に摺動可能に嵌合していることを特徴とする油圧モータ用２速切替ピストンを提供する。
【００２３】
（４）第４の手段として、第１ないし第３のいずれかの手段の油圧モータ用２速切替ピストンにおいて、前記絞り流路は補助ピストンの底部に設けられ前記ピストン内空間とピストン室底部空間とを常時連通している連通孔であることを特徴とする油圧モータ用２速切替ピストンを提供する。
【００２４】
（５）第５の手段として、第１ないし第３のいずれかの手段の油圧モータ用２速切替ピストンにおいて、前記絞り流路は前記補助ピストンの外周面上にピストン軸方向に設けられ前記ピストン内空間とピストン室底部空間とを常時連通しているノッチであることを特徴とする油圧モータ用２速切替ピストンを提供する。
【００２５】
（６）第６の手段として、第１ないし第３のいずれかの手段の油圧モータ用２速切替ピストンにおいて、前記絞り流路は前記補助ピストンの外周面上にピストン軸方向に延在して設けられ前記ピストン内空間とピストン室底部空間とを常時連通している螺旋溝であることを特徴とする油圧モータ用２速切替ピストンを提供する。
【００２６】
（７）第７の手段として、第１ないし第３のいずれかの手段の油圧モータ用２速切替ピストンにおいて、前記補助ピストンの底部を前記ピストン室底面に向かう球面状の凸部になしたことを特徴とする油圧モータ用２速切替ピストンを提供する。
【００２７】
（８）第８の手段として、第１ないし第３のいずれかの手段の油圧モータ用２速切替ピストンにおいて、前記補助ピストンの底部の下面に脚部を設けたことを特徴とする油圧モータ用２速切替ピストンを提供する。
【００２８】
（９）第９の手段として、第１ないし第３のいずれかの手段の油圧モータ用２速切替ピストンにおいて、前記ピストン室底面に前記補助ピストンの底部を部分的に支持する支持台を設けたことを特徴とする油圧モータ用２速切替ピストンを提供する。
【発明の効果】
【００２９】
（１）特許請求の範囲に記載の請求項１ないし請求項３のいずれかの発明によれば、油圧モータ用２速切替ピストンを上記第１ないし第３のいずれかの手段のように構成したので、複雑な弁と配管を組合せた油圧装置を付加することなく、低速モード（斜板の低速位置）から高速モード（斜板の高速位置）への切り替え時には２速切替ピストンへの高圧油の供給を抑制せず、２速切替ピストンによる高速モードへの切替速度を高め、高速モードの維持を確実にし、且つ、高速モードから低速モードへの切り替え時には２速切替ピストンからの排油を抑制し、２速切替ピストンが引き込む速度を減速して、急激な引き込み動作による機械的、流体的ショックを防止できる。
【００３０】
（２）特許請求の範囲に記載の請求項４の発明によれば、油圧モータ用２速切替ピストンを上記第４の手段のように構成したので、請求項１ないし請求項３のいずれかの発明の効果に加え、絞り流路の設計、製作が容易である。
【００３１】
（３）特許請求の範囲に記載の請求項５の発明によれば、油圧モータ用２速切替ピストンを上記第５の手段のように構成したので、請求項１ないし請求項３のいずれかの発明の効果に加え、絞り流路の構造が簡単でメンテナンスも容易である。
【００３２】
（４）特許請求の範囲に記載の請求項６の発明によれば、油圧モータ用２速切替ピストンを上記第６の手段のように構成したので、請求項１ないし請求項３のいずれかの発明の効果に加え、キリ孔加工が不要となり加工が容易となるほか、螺旋溝を長く設定できるため所定の絞り効果に対する溝寸法を大きくでき、ごみ詰り等を防止でき、メンテナンスが容易である。
【００３３】
（５）特許請求の範囲に記載の請求項７の発明によれば、油圧モータ用２速切替ピストンを上記第７の手段のように構成したので、請求項１ないし請求項３のいずれかの発明の効果に加え、補助ピストンがピストン室底面に当接した状態でも、ピストン室底部空間の油圧をピストン背圧としてかけることができ、２速切替ピストンに掛かる力によってピストン室底面との間にこじりが生じることも防止される。
【００３４】
（６）特許請求の範囲に記載の請求項８または請求項９の発明によれば、油圧モータ用２速切替ピストンを上記第８または第９の手段のように構成したので、請求項１ないし請求項３のいずれかの発明の効果に加え、補助ピストンがピストン室底面に当接した状態でも、ピストン室底部空間の油圧をピストン背圧としてかけることができ、補助ピストンの加工が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施例１に係る油圧モータ用２速切替ピストンの、模式的な縦断面図であり、（ａ）から（ｅ）はその動作の段階ごとの説明図である。
【図２】実施例１の油圧モータ用２速切替ピストンの変形例の模式的な縦断面図であり、（ａ）は補助ピストンの絞り流路の変形例であり、（ｂ）は補助ピストンの絞り流路の他の変形例である。
【図３】実施例１の油圧モータ用２速切替ピストンの変形例の模式的な縦断面図であり、（ａ）は補助ピストンの底部の変形例であり、（ｂ）は補助ピストンの底部の他の変形例である。
【図４】本発明の実施例２に係る油圧モータ用２速切替ピストンの、模式的な縦断面図であり、（ａ）から（ｅ）はその動作の段階ごとの説明図である。
【図５】実施例２の油圧モータ用２速切替ピストンの変形例の模式的な縦断面図であり、（ａ）は補助ピストンの絞り流路の変形例であり、（ｂ）は補助ピストンの絞り流路の他の変形例である。
【図６】実施例１の油圧モータ用２速切替ピストンの変形例の模式的な縦断面図であり、（ａ）は補助ピストンの底部の変形例であり、（ｂ）は補助ピストンの底部の他の変形例である。
【図７】従来の斜板式アキシャルピストンモータ（油圧モータ）の一般的説明図であり、（ａ）は油圧モータの要部の軸方向断面図、（ｂ）は（ａ）中Ａ−Ａ矢視図、（ｃ）は（ａ）中Ｂ−Ｂ矢視図である。
【図８】従来の斜板の傾転機構の説明図であり、（ａ）、（ｂ）は斜板とそれを支える油圧モータのケーシングの要部断面図であり、（ａ）は斜板が低速位置、（ｂ）は高速位置にあるものを示す。（ｃ）は（ａ）中Ｃ−Ｃ矢視図である。
【図９】従来の斜板の２速切替回路の一例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明を実施するための形態として、以下に図１〜図６に基づいて実施例１、２を説明する。図８では２速切替ピストン９を横方向に出没する向きで図示したが、図１〜図６においては、その２速切替ピストン９に対応する本発明の実施例の２速切替ピストンを、上下方向に出没する向きで図示している。なお、実施例の説明においても斜板式アキシャルピストンモータを単に「油圧モータ」という。また、上記の従来例で説明したものと実質的に同じ部分は同じ符号を付して説明を省略する。
【実施例１】
【００３７】
図１に基づき、本発明の実施例１に係る油圧モータ用２速切替ピストンを説明する。
図１に示されるように、本実施例の２速切替ピストン２０は、先端側のメインピストン２１と後端側の補助ピストン２２からなり、油圧モータ１のケーシング１ａの斜板支持面１ｂに穿設されたピストン室２３（シリンダ）内に、挿入されている。
【００３８】
メインピストン２１は斜板６側となる先端側が斜板６と当接する頭部２１ａをなして閉じ、ピストン室底面２３ａ方向に延伸する筒部２１ｂを備え、筒部２１ｂの外周面２１ｃがピストン室２３の内周面２３ｂに油密に摺動可能に嵌合している。
補助ピストン２２はピストン室底面２３ａ側となる後端側が底部２２ａをなして閉じ、斜板６方向に延伸する筒部２２ｂを備え、筒部２２ｂの外周面２２ｃがメインピストン２１の筒部２１ｂの内周面２１ｄに油密に摺動可能に嵌合している。
【００３９】
メインピストン２１の頭部２１ａは、斜板６の低速時当接裏面６ｂに、ピストン３の押付け力Ｐと抗して２速切替ピストン２０として押し当たり、斜板６の傾転や当たり点のずれなどがあるので、従来例の２速切替ピストン９と同様にこじり防止のための形状、必要な構造を備えるものとする。
補助ピストン２２の底部２２ａの外面は、補助ピストン２２がピストン室底面２３ａに当接した状態でも、ピストン室２３の補助ピストン２２よりピストン室底面２３ａ側のピストン室底部空間２３ｃの油圧がピストン背圧としてかかる必要があり、球面状の凸部をなしている。また、そのことによって、２速切替ピストン２０に掛かる力によってピストン室底面２３ａとの間にこじりが生じることも防止される。
【００４０】
メインピストン２１の筒部２１ｂ内部と補助ピストン２２の筒部２２ｂ内部は、下記の連通孔２６を除き閉じられた一つのピストン内空間２４を形成しており、ピストン内空間２４内には２速切替ピストン２０の軸方向にピストンばね２５が装填され、メインピストン２１と補助ピストン２２を離間するように、すなわち２速切替ピストン２０を伸長させるように付勢している。
【００４１】
図１（ａ）に示すように、斜板６によって２速切替ピストン２０がピストン室２３内に押し込まれたとき、ピストンばね２５はその状態に圧縮され、補助ピストン２２の筒部２２ｂの端部はメインピストン２１の内周面２１ｄの摺動端ｃには至らないように設定され、メインピストン２１と補助ピストン２２とがともにピストン室２３内に押し込まれる。
また、斜板６を押し上げて高速位置にしたとき、ピストンばね２５は後述のように遅れて図１（ｃ）に示すように伸長するが、メインピストン２１と補助ピストン２２との間で付勢力を失わない状態で装填されているように設定されている。
【００４２】
また、高速位置で、メインピストン２１と補助ピストン２２とが最も離れた（ｃ）の状態でも、メインピストン２１はピストン室２３から逸脱せず、両者の筒部２１ｂ、２２ｂは嵌合部ｅを残し離間せずピストン内空間２４が保持されるように設定されている。
【００４３】
また、補助ピストン２１の底部には「絞り流路（オリフィス）」としての連通孔２６が設けられ、ピストン内空間２４とピストン室底部空間２３ｃとを常時連通している。連通孔２６の単数又は複数、その径、等は求める流量、絞り効果が得られるように適宜設定される。
【００４４】
１１は従来例で説明した流路であり、ピストン室底部空間２３ｃに開口し、低速モードから高速モードに切替時および高速モードの間、２速切替ピストン２０の作動用の高圧油ｂを図示しない切替え弁から供給し、また、高速モードから低速モードに切替時には排油を図示しない切替え弁を経由し図示しないドレン系に排油する。ただし、本実施例では流路１１に絞り部１１ａを設ける必要はない。
【００４５】
以下、本実施例の２速切替ピストン２０の作動を説明する。
図１（ａ）は上記したように、低速モードにおいて斜板６の低速時当接裏面６ｂが斜板支持面１ｂに当接支持され、一方、流路１１はドレン側に連通して、２速切替ピストン２０がピストン室２３内に押し込まれた状態を示す。
【００４６】
ここで、低速モードから高速モードへの切り替えとなると、（ｂ）に示すように流路１１から高圧油ｂがピストン室底部空間２３ｃに送入されるが、ピストン室底部空間２３ｃとピストン内空間２４には共に油が充満しているため即座には連通孔２６を介しての油の移動はなく、メインピストン２１は補助ピストン２２と一体として移動して押し出され、斜板６を押し上げ、高速モードの状態に切り替わる。
この場合、流路１１に絞り部１１ａを設けずにおけば、高圧油ｂは大流量でピストン室底部空間２３ｃに流入させられるので高速モードへの切り替えは従来例よりも速やかに即座になされるものとなる。また、高圧油ｂの供給が十分行われるので高速モードの維持に問題は生じない。
【００４７】
高速モードに切り替え直後は（ｂ）に示すように補助ピストン２２も押し出し端（図中、上端）に移動しているが、高速モードを継続する間に、（ｃ）に示すように、ピストンばね２５によって補助ピストン２２は押し戻されて、油がピストン室底部空間２３ｃから連通孔２６を介してゆっくりとピストン内空間２４に移動し、補助ピストン２２がメインピストン２１から離れる方向に移動してピストン室底面２３ａに当接して止まった状態となり、ピストン内空間２４は大容積状態となる。そして、高圧油ｂは供給状態を保ち２速切替ピストン２０の背圧を保つので、２速切替ピストン２０の押し出し力Ｆと、ピストン３の押付け力Ｐとが拮抗して高速モード状態が維持される。
【００４８】
ピストンばね２５は、上記のように２速切替ピストン２０が斜板６に当接した状態で、連通孔２６の絞り効果に抗して作動油をピストン室底部空間２３ｃからゆっくりとピストン内空間２４に移動させるためのもので、斜板６の押し離しに実質的に寄与させるためのものではない。
【００４９】
ここで、高速モードから低速モードへの切り替えとなると、（ｄ）に示すように流路１１がドレン側に連通し、メインピストン２１は斜板６に押し戻されようとするが、メインピストン２１が押し込まれるにはピストン内空間２４の作動油が連通孔２６を通りピストン室底部空間２３ｃに出て、流路１１に排油されなければならない。
したがって、連通孔２６の絞り効果に応じた時間をかけて（ｅ）に示すように斜板６がその低速時当接裏面６ｂが斜板支持面１ｂに当接支持されるまで、図示上、下降し、同時にメインピストン２１も時間をかけてピストン室２３内に押し込まれ、低速モードの状態となる。したがって、従来例で問題となった２速切替ピストン９が斜板６に押されて急速に引き込むことによる、斜板６、ピストン３等、油圧モータ１に与える機械的ショック、及び流体的ショックの問題が防止される。
【００５０】
すなわち、本実施例の油圧モータ用２速切替ピストンによれば、複雑な弁と配管を組合せた油圧装置を付加することなく、従来の油圧モータ用２速切替ピストンの問題を解消し、低速モードから高速モードへの切り替え時には２速切替ピストンへの高圧油の供給を抑制せず、２速切替ピストンによる高速モードへの切替速度を高め、高速モードの維持を確実にし、且つ、高速モードから低速モードへの切り替え時には２速切替ピストンからの排油を抑制し、２速切替ピストンが引き込む速度を減速して、急激な引き込み動作による機械的、流体的ショックを防止できる。
【００５１】
本実施例の変形例を図２、３により説明する。
図２は補助ピストンの「絞り流路」の変形例であり、（ａ）は絞り流路として上記の連通孔２６に代えて、補助ピストン２２−１の外周面２２ｃ′上にピストン軸方向のノッチ２７を設けて、ピストン内空間２４とピストン室底部空間２３ｃとを連通させたものであり、その他は実施例１と同じである。絞り流路がノッチ２７で形成されるので、構造が簡単でメンテナンスも容易である。ノッチ２７の単数又は複数、その断面形状寸法、等は求める流量、絞り効果が得られるように適宜設定される。
【００５２】
（ｂ）は「絞り流路」の他の変形例であり、絞り流路として上記の連通孔２６に代えて、補助ピストン２２−２の外周面２２ｃ″上にピストン軸方向に延在する螺旋溝２８を設けて、ピストン内空間２４とピストン室底部空間２３ｃとを連通させたものであり、その他は実施例１と同じである。絞り流路が螺旋溝２８で形成されるので、キリ孔加工が不要となり加工が容易となるほか、螺旋溝２８を長く設定できるため所定の絞り効果に対する溝寸法を大きくでき、ごみ詰り等を防止でき、メンテナンスが容易である。
【００５３】
図３は補助ピストンの底部の変形例であり、（ａ）は補助ピストン２２−３の底部２２ａ′を図示下方に向けた球面状の凸部になす代わりに、底部２２ａ′の下面に脚部２９を設けたものであり、その他は実施例１と同じである。補助ピストン２２−３をその脚部２９でピストン室底面２３ａに当接するようにしたので補助ピストン２２−３の加工が容易になる。
【００５４】
（ｂ）は補助ピストンの底部の他の変形例であり、補助ピストン２２−４の底部２２ａ″を下方に向けた球面状の凸部になす代わりに、底部２２ａ″の下面は平面とし、ピストン室底面２３ａに補助ピストン２２−４の底部を部分的に支持する支持台３０を設けたものであり、その他は実施例１と同じである。補助ピストン２２−４の底部２２ａ″をピストン室底面２３ａの支持台３０に当接するようにしたので補助ピストン２２−４の加工が容易になる。
【００５５】
（ａ）、（ｂ）のものは共に、補助ピストン２２−３、２２−４がピストン室底面２３ａに当接した状態で、ピストン室底部空間２３ｃの油圧をピストン背圧として底部２２ａ′、２２ａ″にかけることができる。
【実施例２】
【００５６】
図４に基づき、本発明の実施例２に係る油圧モータ用２速切替ピストンを説明する。
なお、従来例、実施例１と実質的に同じ部分には同じ符号を付して説明を省略する。
図４に示されるように、本実施例の２速切替ピストン４０は、先端側のメインピストン４１と後端側の補助ピストン４２からなり、油圧モータ１のケーシング１ａの斜板支持面１ｂに穿設されたピストン室２３（シリンダ）内に、挿入されている。
【００５７】
メインピストン４１は斜板６側となる先端側が斜板６と当接する頭部４１ａをなして閉じ、ピストン室底面２３ａ方向に延伸する筒部４１ｂを備え、筒部４１ｂの外周面４１ｃがピストン室２３の内周面２３ｂに油密に摺動可能に嵌合している。
補助ピストン４２はピストン室底面２３ａ側となる後端側が底部４２ａをなして閉じ、斜板６方向に延伸する筒部４２ｂを備え、筒部４２ｂの外周面４２ｃがピストン室２３の内周面２３ｄに油密に摺動可能に嵌合している。
すなわち、メインピストン４１と補助ピストン４２は外径が同径であって、両者の筒部４１ｂ、４２ｂの先端が間隔ｆを開けて対峙している。
【００５８】
メインピストン４１の頭部４１ａは、斜板６の低速時当接裏面６ｂに、ピストン３の押付け力Ｐと抗して２速切替ピストン４０として押し当たり、斜板６の傾転や当たり点のずれなどがあるので、従来例の２速切替ピストン９と同様にこじり防止のための形状、例えば球面状の凸部や、必要な構造を備えるものとする。
【００５９】
補助ピストン４２の底部４２ａの外面は、補助ピストン４２がピストン室底面２３ａに当接した状態でも、ピストン室２３の補助ピストン４２よりピストン室底面２３ａ側のピストン室底部空間２３ｃの油圧がピストン背圧としてかかる必要があり、球面状の凸部をなしている。そのことによって、２速切替ピストン４０に掛かる力によってピストン室底面２３ａとの間にこじりが生じることも防止される。
【００６０】
メインピストン４１の筒部４１ｂ内部と補助ピストン４２の筒部４２ｂ内部はピストン室２３の内周面２３ｄとともに、下記の連通孔４６を除き閉じられた一つのピストン内空間４４を形成しており、ピストン内空間４４内には２速切替ピストン４０の軸方向にピストンばね４５が装填され、メインピストン４１と補助ピストン４２を離間するように、すなわち２速切替ピストン４０を伸長させるように付勢している。
図４（ａ）に示すように、低速位置の斜板６によって２速切替ピストン４０がピストン室２３内に押し込まれたとき、ピストンばね４５はその状態に圧縮され、補助ピストン４２の筒部４２ｂの端部と、メインピストン４１の筒部４１ｂの端部は突き当たらない間隔ｆを有し、メインピストン４１と補助ピストン４２がともにピストン室２３内に押し込まれ得るように設定されている。
また、斜板６を押し上げて高速位置にしたとき、ピストンばね４５は後述のように遅れて図４（ｃ）に示すように伸長するが、メインピストン４１と補助ピストン４２との間で付勢力を失わない状態で装填されているように設定されている。
【００６１】
また、高速位置で、メインピストン４１と補助ピストン４２とが最も離れた（ｃ）の状態でも、メインピストン４１はピストン室２３から逸脱せず、ピストン内空間４４が保持されるように設定されている。
【００６２】
また、補助ピストン４２の底部には「絞り流路（オリフィス）」としての連通孔４６が設けられ、ピストン内空間４４とピストン室底面空間２３ｃとを常時連通している。連通孔４６の単数又は複数、その径、等は求める流量、絞り効果が得られるように適宜設定される。
ピストン室底部空間２３ｃには２速切替ピストン４０の高圧の作動油ｂを送入、排出する流路１１が開口している。
【００６３】
以下、本実施例の２速切替ピストン４０の作動を説明する。
図４（ａ）は上記したように、低速モードにおいて斜板６の低速時当接裏面６ｂが斜板支持面１ｂに当接支持され、一方、流路１１はドレン側に連通して、２速切替ピストン４０がピストン室２３内に押し込まれた状態を示す。
【００６４】
ここで、低速モードから高速モードへの切り替えとなると、（ｂ）に示すように流路１１から高圧油ｂがピストン室底部空間２３ｃに送入されるが、ピストン室底部空間２３ｃとピストン内空間４４には共に油が充満しているため即座には連通孔４６を介して油の移動はなく、メインピストン４１は補助ピストン４２と一体として移動して押し出され、斜板６を押し上げ、高速モードの状態に切り替わる。
この場合、流路１１に絞り部１１ａを設けずにおけば、高圧油ｂは大流量でピストン室底部空間２３ｃに流入させられるので高速モードへの切り替えは従来例よりも速やかに即座になされるものとなる。また、高圧油ｂの供給が十分行われるので高速モードの維持に問題は生じない。
【００６５】
高速モードに切り替え直後は（ｂ）に示すように補助ピストン４２も押し出し端（図中、上端）に移動しているが、高速モードを継続する間に、（ｃ）に示すように、ピストンばね４５によって補助ピストン４２は押戻されて、油がピストン室底部空間２３ｃから連通孔４６を介してゆっくりとピストン内空間４４に移動し、補助ピストン４２がメインピストン４１から離れる方向に移動してピストン室底面２３ａに当接して止まった状態となり、ピストン内空間４４は大容積状態となる。そして、高圧油ｂは供給状態を保ち２速切替ピストン４０の背圧を保つので、２速切替ピストン４０の押し出し力Ｆと、ピストン３の押付け力Ｐとが拮抗して高速モード状態が維持される。
【００６６】
ピストンばね４５は、上記のように２速切替ピストン４０が斜板６に当接した状態で、連通孔４６の絞り効果に抗して作動油をピストン室底部空間２３ｃからゆっくりとピストン内空間４４に移動させるためのもので、斜板６の押し離しに実質的に寄与させるためのものではない。
【００６７】
ここで、高速モードから低速モードへの切り替えとなると、（ｄ）に示すように流路１１がドレン側に連通し、メインピストン４１は斜板６に押し戻されようとするが、メインピストン４１が押し込まれるにはピストン内空間４４の作動油が連通孔４６を通りピストン室底部空間２３ｃに出て、流路１１に排油されなければならない。
したがって、連通孔４６の絞り効果に応じた時間をかけて斜板６はその低速時当接裏面６ｂが（ｅ）に示すように斜板支持面１ｂに当接支持されるまで、図示上、下降し、同時にメインピストン４１も時間をかけてピストン室２３内に押し込まれ、低速モードの状態となる。したがって、従来例で問題となった２速切替ピストン９が斜板６に押されて急速に引き込むことによる、斜板６、ピストン３等、油圧モータ１に与える機械的ショック、及び流体的ショックの問題が防止される。
【００６８】
すなわち、本実施例の油圧モータ用２速切替ピストンによれば、複雑な弁と配管を組合せた油圧装置を付加することなく、従来の油圧モータ用２速切替ピストンの問題を解消し、低速モードから高速モードへの切り替え時には２速切替ピストンへの高圧油の供給を抑制せず、２速切替ピストンによる高速モードへの切替速度を高め、高速モードの維持を確実にし、且つ、高速モードから低速モードへの切り替え時には２速切替ピストンからの排油を抑制し、２速切替ピストンが引き込む速度を減速して、急激な引き込み動作による機械的、流体的ショックを防止できる。
【００６９】
本実施例の変形例を図５、６により説明する。
図５は補助ピストンの「絞り流路」の変形例であり、（ａ）は絞り流路として上記の連通孔４６に代えて、補助ピストン４２−１の外周面４２ｃ′上にピストン軸方向のノッチ４７を設けて、ピストン内空間４４とピストン室底部空間２３ｃとを連通させたものであり、その他は実施例２と同じである。絞り流路がノッチ４７で形成されるので、構造が簡単でメンテナンスも容易である。ノッチ４７の単数又は複数、その断面形状寸法、等は求める流量、絞り効果が得られるように適宜設定される。
【００７０】
（ｂ）は「絞り流路」の他の変形例であり、絞り流路として上記の連通孔４６に代えて、補助ピストン４２−２の外周面４２ｃ″上にピストン軸方向に延在する螺旋溝４８を設けて、ピストン内空間４４とピストン室底部空間２３ｃとを連通させたものであり、その他は実施例２と同じである。絞り流路が螺旋溝４８で形成されるので、キリ孔加工が不要となり加工が容易となるほか、螺旋溝４８を長く設定できるため所定の絞り効果に対する溝寸法を大きくでき、ごみ詰り等を防止でき、メンテナンスが容易である。
【００７１】
図６は補助ピストンの底部の変形例であり、（ａ）は補助ピストン４２−３の底部４２ａ′を図示の下方に向けた球面状の凸部になす代わりに、底部４２ａ′の下面に脚部４９を設けたものであり、その他は実施例２と同じである。補助ピストン４２−３をその脚部４９でピストン室底面２３ａに当接するようにしたので補助ピストン４２−３の加工が容易になる。
【００７２】
（ｂ）は補助ピストンの底部の他の変形例であり、補助ピストン４２−４の底部４２ａ″を下方に向けた球面状の凸部になす代わりに、底部４２ａ″の下面は平面とし、ピストン室底面２３ａに補助ピストン４２−４の底部４２ａ″を部分的に支持する支持台５０を設けたものであり、その他は実施例２と同じである。補助ピストン４２−４の底部４２ａ″をピストン室底面２３ａの支持台５０に当接するようにしたので補助ピストン４２−４の加工が容易になる。
（ａ）、（ｂ）のものは共に、補助ピストン４２−３、４２−４がピストン室底面２３ａに当接した状態で、ピストン室底部空間２３ｃの油圧をピストン背圧として底部４２ａ′、４２ａ″にかけることができる。
【００７３】
以上、本発明を図示の一実施例について説明したが、本発明は上記の実施例に限定されず、本発明の範囲内でその具体的構造、構成に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明の油圧モータ用２速切替ピストンは、走行ユニットに限らず走行ユニットと同様に、低速モードから高速モードへの切り替え時には２速切替ピストンへの高圧油の供給を抑制せず、２速切替ピストンによる高速モードへの切替速度を高め、高速モードの維持を確実にし、且つ、高速モードから低速モードへの切り替え時には２速切替ピストンからの排油を抑制し、２速切替ピストンが引き込む速度を減速して、急激な引き込み動作による機械的、流体的ショックを防止することが求められる油圧モータの２速切替ピストンして有効に利用できる。
【符号の説明】
【００７５】
１                                    油圧モータ
１ａ                                  ケーシング
１ｂ                                  斜板支持面
２                                    シャフト
３                                    ピストン
４                                    シリンダバレル
６                                    斜板
６ａ                                  表面
６ｂ                                  低速時当接裏面
６ｃ                                  高速時当接裏面
６ｄ、６ｅ                            傾転端
７                                    弁盤
７ａ、７ｂ                            ポート
９                                    ２速切替ピストン
９ａ                                  切替ピストン室
１０                                  支持部材
１１                                  流路
１１ａ                                絞り部
２０、４０                            ２速切替ピストン
２１、４１                            メインピストン
２１ａ、４１ａ                        頭部
２１ｂ、４１ｂ                        筒部
２２、４２、                          補助ピストン
２２−１〜４、４２−１〜４            補助ピストン（変形例）
２２ａ、４２ａ                        底部
２２ａ′、２２ａ″、４２ａ′、４２ａ″底部（変形例）
２２ｂ、４２ｂ                        筒部
２２ｃ、４２ｃ                        外周面
２２ｃ′、２２ｃ″、４２ｃ′、４２ｃ″外周面（変形例）
２３、４３                            ピストン室
２３ａ                                ピストン室底面
２３ｃ                                ピストン室底部空間
２４、４４                            ピストン内空間
２５、４５                            ピストンばね
２６、４６                            連通孔（絞り流路）
２７、４７                            ノッチ（絞り流路）
２８、４８                            螺旋溝（絞り流路）
２９、４９                            脚部
３０、５０                            支持台
【図１】
2010190179.tif 000003
【図２】
2010190179.tif 000004
【図３】
2010190179.tif 000005
【図４】
2010190179.tif 000006
【図５】
2010190179.tif 000007
【図６】
2010190179.tif 000008
【図７】
2010190179.tif 000009
【図８】
2010190179.tif 000010
【図９】
2010190179.tif 000011